Исследователи посчитали, что в недрах древних звезд возникали химические элементы более тяжелые, чем встречающиеся в природе на Земле.
Ученые признаки существования экстремально тяжелых элементов внутри древних звезд. Анализируя химический состав некоторых хорошо изученных звезд, исследователи решили, что они моги сформироваться только при распаде более тяжелых элементов.
Астрофизики из Университета штата Северная Каролина проанализировали состав 42 хорошо изученных звезд Млечного Пути, которые содержат тяжелые элементы, образовавшиеся в ранних поколениях звезд. Вместо того чтобы рассматривать каждую звезду индивидуально, как это делали предыдущие исследования, ученые изучили содержание элементов коллективно в группе и выявили закономерности, которые ранее были упущены.
Определенные элементы, в том числе рутений, родий, палладий и серебро, были обнаружены в этих звездах в изобилии, но элементы, расположенные рядом с ними в таблице Менделеева, не имели таких же корреляций. Это, как считают ученые, является свидетельством того, что эти компоненты образовались в результате распада гораздо более тяжелых элементов. Реконструировав распад на основе имеющихся компонентов, исследователи подсчитали, что исходные тяжелые элементы имели атомную массу не менее 260 единиц.
Атомная масса элемента определяется количеством протонов и нейтронов в ядре одного атома. Самый тяжелый элемент, встречающийся в природе в значимых количествах, — это уран с атомной массой 238 ед. Исследование показывает, что в древних звездах в результате r-процесса могли формировать более тяжелые элементы с массой не менее 260 ед., прежде чем атомы начинали распадаться.
Цифра 260 интересна тем, что ранее мы не обнаруживали ничего настолько тяжелого ни в космосе, ни в природе на Земле, даже при испытаниях ядерного оружия. Но наблюдение за ними в космосе дает нам представление о том, как думать о моделях и делении, и может дать нам представление о том, как возникло такое богатое разнообразие элементов.
Ян Рёдерер, соавтор исследования
Разнообразие химических элементов во Вселенной — результат работы звезд. Эти космические фабрики соединяют вместе различные элементы, чтобы производить новые, а после смерти распространяют получившиеся компоненты вокруг.
Самые тяжелые элементы производятся в ходе r-процесса, который может происходить только в экстремальных условиях нейтронных звезд. По сути, атомное ядро внутри звезды за доли секунды наполняется нейтронами, прежде чем некоторые из них преобразуются в протоны. В результате формируется атом тяжелого элемента, такого как платина или уран.
На обложке: иллюстрация слияния нейтронных звезд. Изображение: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser